NL8001116A

NL8001116A - Versterkerschakeling.

Info

Publication number: NL8001116A
Application number: NL8001116A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-02-25
Filing date: 1980-02-25
Publication date: 1981-09-16
Also published as: GB2070377A; IT8119905A0; SG22084G; FR2476936B1; DE3106528A1; JPH0158684B2; CA1149029A; DE3106528C2; US4409558A; GB2070377B; IT1135576B; FR2476936A1; JPS56132003A

Description

rVu - * PHN 9690 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Versterkerschakeling

De uitvinding heeft betrekking op een versterkerschakeling met een ingang en een uitgang, een eerste en een tweede transistor van hetzelfde geleidingstype waarvan de basiselektroden onderling verbonden zijn, de emitterelektrode van de eerste transistor met de in-5 gang verbonden is, de emitter van de tweede transistor via een eerste weerstand met een eerste gemeenschappelijke punt is verbonden, de kol-lektor van de eerste transistor met een ruststroombron is verbonden en de kollektor van de tweede transistor met de uitgang en via een tweede weerstand met een voedingsaansluitpunt is verbonden.

10 Een dergelijke versterkerschakeling vindt onder andere 'toepassing in SOAR -beveili gingsschakelingen in geïntegreerde vermogens-versterkers zoals onder andere bekend uit "Neues aus der Technik", no. 3, 1977, artikelnummmer 406, pagina 4.

Aan de ingang wordt daarbij een spanning toegevoerd 15 die een maat is voor de stroom-, spannings- en/of vermogensbelasting van een eindtransistor in de vermogensversterker. De versterkerschakeling is daarbij zo gedimensioneerd, dat bij het kritische punt, dit is het punt waarop de beveiligingsschakeling moet aanspreken de spanning over de eerste weerstand gelijk is aan de spanning aan die 20 ingang. Op dat punt werkt de combinatie van de eerste en tweede transistor, waarbij in die bekende schakeling de eerste transistor als diode is uitgevoerd, als stroomspiegel en zal een aan de door' de ruststroombron geleverde stroom gelijke stroom over de eerste weerstand vloeien en daarover een spanning veroorzaken waarop een schakeling 25 |<an aanspreken om de sturing van die beveiligde eindtransistor te beperken.

In het bijzonder bij een in de praktijk meestal toegepaste geïntegreerde schakeling met p-type substraat zullen de eerste en tweede transistor wannneer deze pnp-transistoren zijn, lateraal 30 uitgevoerd worden waardoor zij een relatief lage stroomversterkings-faktor, die bovendien zeer sterk aan spreiding ten gevolge van procesvariaties onderhevig is, zullen vertonen. Hierdoor is de kollektor-stroom van de tweede transistor bij genoemd aanspreekpunt niet gelijk 800 1 1 16

* r V

PHN 9690 2 aan de kollektorstroom van de eerste transistor en sterk van procesvariaties afhankelijk, waardoor het punt waarop de beveiligingsschake-ling aanspreekt sterk aan spreiding onderhevig is. Dit is erg ongewenst omdat om een maximaal uitgangsvermogen met een geïntegreerde schakeling 5 te bereiken de beveiliging van de eindtransistoren pas bij een uiterste waarde mag inkomen.

De uitvinding beoogt een versterkerschakeling van de in de aanhef genoemde soort aan te geven waarbij de spanning aan de uitgang bij een spanning aan de ingang waarbij de spanning over de 10 eerste weerstand gelijk is aan de spanning aan die ingang, minimaal afhankelijk is van de stroomversterkingsfaktor van de eerste en tweede transistor.

Dë uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat een basisaanstuurschakeling met een ingang die verbonden is met de kollek-15 torelektrode van de eerste transistor, een spanningsvolguitgang die verbonden is met de basiselektrode van de eerste en tweede transistor voor het aansturen van die basiselektroden zodanig dat de eerste transistor een stroom gelijk aan de ruststroom van genoemde ruststroom-bron voert en een basisstroomafvoeruitgang waaraan althans een gedeelte 20 van de basisstromen van de eerste en tweede transistor verschijnt, waarbij die basisstroomafvoeiuitgang is verbonden met een aftakking op de tweede weerstand op een zodanige plaats dat de spanning over de tweede weerstand minimaal afhankelijk is van de stroomversterkingsfaktoren van de eerste en tweede transistor bij een spanning aan de met dé emitter 25 van de eerste transistor verbonden ingang van zodanige waarde dat die spanning overeenkomt met de spanning over de eerste weerstand.

Door de sturing op een aftakking van de tweede weerstand geeft een variatie van de stroomversterkingsfaktor van beide transistoren, welke variatie een variatie in de kollektorstroom van 30 de tweede transistor tot gevolg'heeft, een tegengestelde variatie van de aan de aftakking van de tweede weerstand toegevoerde stroom hetgeen bij een, bijvoorbeeld experimenteel te bepalen, juiste plaatsing van die aftakking tot een nagenoeg volledige compensatie bij het genoemde aanspreekpunt leidt.

^ De uitvinding zal worden toegelicht aan de tekening.

Hierin is transistor Tp de te beveiligen vermogenstransistor. In de kollektorleiding van transistor Tp is een weerstand 5 voor meting van 8001116 ΡΗΝ 9690 3 de kollektorstroom van transistor T opgenomen, welke weerstand in

P

de regel zeer klein gekozen wordt en bijvoorbeeld door de weerstand van een verbindingspoor of van een verbindingspunt gevormd kan zijn.

Tussen kollektor en emitter van transistor is een spanningsdeler 5 met weerstanden 6 en 7 opgenomen voor meting van de kollektoremitter- spanning van transistor T . Het knooppunt van de weerstanden 6 en 7

P

is verbonden met ingang A van de beveiligingsschakeling en de spanning op punt A kan door een juiste keuze van de waarden van de weerstanden 5, 6 en 7 voor stroom-, spanning- en vermogensbegrenzings optimale 10 funktle van de stroom door en de spanning over de te beveiligen transistor Tp zijn. De beveiligingsschakeling omvat een versterker bestaande uit pnp-transistoren en waarvan de basiselektroden onderling vebonden zijn. De emitterelektrode van transistor is met de ingang A verbonden terwijl de emitter van transistor T^ via een weerstand 15 1 met voedingsaansluitpunt +Vg verbonden is. De kollektor van transis tor T, is verbanden met een ruststroombron 4 met stroomsterkte I ter-1 o

wijPde kollektor van transistor T2 met een uitgang B en via weerstanden 2 en 3 met een negatieve voedingsspanningsaansluiting -V

O

is verbonden. De basiselektroden van transistoren en T2 zijn verbon-20 den met de emitterelektroden van een transistor 3, waarvan de basiselektrode met de kollektorelektrode van transistor is verbonden en de kollektorelektrode met het knooppunt tussen weerstanden 2 en 3. Transistor stuurt transistor T^ zodanig dat deze de door stroombron 4 geleverde stroom I voert. Uitgang B voert naar de basis van transis-25 tor.T^ die met een transistor T^ als verschilpaar is geschakeld. De basiselektrode van transistor T^ is met een punt C op referentiespan-ning ^Tef verbonden. De kollektorelektrode van transistor T^ is met de basiselektrode van de te beveiligen transistor T^ verbonden.

Weerstand 1 is zo gedimensioneerd dat wanneer de 30 spanning V. een waarde, waarbij transistor T beveiligd moet worden, A p bereikt, de transistoren T^ en T2 beide de door stroombron 4 geleverde stroom I voeren (afgezien van basisstroomverlies). De weerstanden 2 en 3 zijn daarbij dan zo gedimensioneerd dat in dat geval de spanning Vg op punt B gelijk is aan de referentiespanning ^Tef Op het beveili-35 gingsinstelpunt wordt de stroom, die door de gemeenschappelijke emit-• terstroombron 8 aan transistoren T^ en T^ geleverd wordt, overgeheveld van transistor T^ naar transistor T^ en via de kollektor van transistor T^ aan de basiselektrode van de te beveiligen transistor Tp onttrokken 8001116 - PHN 9690 4 die daardoor op dat beveiligingspunt qua uitsturing begrensd wordt.

De stroomversterkingsfaktor^ van de laterale pnp-transistoren T^, T2 en spreidt ten aanzien van procesvariaties en is bovendien zeer sterk afhankelijk van de waarde van de instelstroom 5 IQ, die ten gevolge van procesvariaties kan spréiden. In de praktijk kan dit in geïntegreerde schakelingen, waarvan het gebruikte integratieproces voor relatief grote stromen geschikt is, een variatie van deβ tussen bijvoorbeeld 3 en 30 betekenen wat tot een afwijking in de kollektorstroom van transistor ten opzichte van de stroom IQ van 10 maximaal + 15¾ kan leiden, wat op zijn beurt een even grote fout in de spanning Vg, dus de waarde van de spanning waarbij de aansturing van transistor Tp begrensd wordt, leidt. Dit is voor protectie van tran-sistoren in geïntegreerde vermogensversterkers een ontoelaatbare variatie en betekent in de praktijk dat transistor Tp op een 15¾ lagere 15 dissipatie begrensd wordt dan optimaal mogelijk is.

Volgens de uitvinding is dat probleem te ondervangen door de aansturing van transistoren en T2 via transistor T^, of wat ook mogelijk is een uit meerdere transistoren opgebouwde transistor-configuratie, en de kollektorstroom van transistor T^, of de uitgangs-20 stroom van zo'n combinatie te leiden naar een aftakking tussen weerstanden 2 en 3 waardoor deze kollektorstroom een extra spanning op punt B veroorzaakt. Een afname van de stroomversterkingsfaktor van de transistoren T^ en T2 veroorzaakt een afname van de kollektorstroom van transistor T2 en tegelijkertijd een toename van de kollektorstroom 25 van transistor zodat door een juiste keuze, van de verhouding van de weerstanden 2 en 3 het effekt vaneen variatie injQ op de spanning VD in hoge mate teniet gedaan wordt.

D

30 8001116 35

Claims

PHN 9690 5 Versterkerschakeling met een ingang en een uitgang, een eerste en een t\i/eede transistor van hetzelfde geleidingstype waarvan de basiselektroden onderling verbonden zijn, de emitterelektrode van de eerste transistor met de ingang verbonden is, de emitter van de tweede 5 transistor via een eerste weerstand met een eerste gemeenschappelijke punt is verbonden, de kollektor van de eerste transistor met een ruststroombron is verbonden en de kollektor van de tweede transistor met de uitgang en via een tweede weerstand met een voedingsaansluitpunt is verbonden, gekenmerkt door een basisaansturingsschakeling met een 10 ingang die verbonden is met de kollektorelektrode van de eerste transistor, een spanningsvolguitgang die verbonden is met de basiselektrode van de eerste en tweede transistor voor het aansturen van die basiselektroden zodanig dat de eerste transistor een stroom gelijk aan de ruststroom van genoemde ruststroombron voert en een basisstroom-15 afvoeruitgang waaraan althans een gedeelte van de basisstromen van de eerste en tweede transistor verschijnt, waarbij die basisstroomafveer-uitgang is verbonden met een aftakking op de tweede weerstand op een zodanige plaats dat de spanning over de tweede weerstand minimaal afhankelijk is van de stroomversterkingsfaktoren van de eerste en tweede 20 transistor bij een spanning aan de met de emitter van de eerste transistor verbonden ingang van zodanige waarde dat die spanning overeenkomt met de spanning over de eerste weerstand. 25 30 35 800 1 1 1 6